[发明专利]一种拼装式节段预制混凝土空心板梁结构及其制作方法有效

专利信息
申请号: 201510719641.7 申请日: 2015-10-30
公开(公告)号: CN105484142B 公开(公告)日: 2017-07-11
发明(设计)人: 袁爱民;董华能;沙扬峰 申请(专利权)人: 河海大学
主分类号: E01D2/00 分类号: E01D2/00;E01D21/00
代理公司: 南京经纬专利商标代理有限公司32200 代理人: 王美章
地址: 211100 江苏*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 拼装 式节段 预制 混凝土 空心 结构 及其 制作方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种拼装式节段预制混凝土空心板梁结构及其制作方法,属于土木工程桥梁上部结构领域。

背景技术

目前,预应力混凝土空心板梁上部结构主要出现三种病害形式:底板横向裂缝、底板纵向裂缝及铰缝,其中,底板横向裂缝一般可以通过合理布置纵向预应力筋给予解决;而对于底板纵向裂缝和铰缝病害,其深层次的破坏机理还不清楚,防治措施也一直没有实质性的突破。

底板纵向裂缝一般沿着预应力筋的方向出现,而且一旦出现,其长度大部分均大于1/3l,l为梁的跨度。目前的研究表明,底板纵向裂缝的出现主要有以下几种成因:预应力放张过早、预应力作用下混凝土的泊松效应、预应力空心板梁底板过薄及预应力混凝土空心板梁内外温差。对这些纵向裂缝如果不进行防治措施,它将会减小混凝土对钢绞线的握裹力和造成预应力筋锈蚀,引起较大的预应力损失,使预应力筋的有效预应力降低,进而影响梁体的使用和安全。

铰缝病害一直是预应力混凝土空心板梁的顽疾,早在20世纪60年代,采用多根预应力混凝土空心板梁装配而成的桥梁上部结构,由于出现空间效应,预应力混凝土空心板梁之间的连接,通常是按照苏联桥梁学者乌里茨基的“铰接方法”进行横向分配系数计算。因此,前期设计中,预应力混凝土空心板梁采用小铰缝设计,该小铰缝连接方式只传递剪力,不传递其他内力。这种小铰缝主要存在以下问题:(1)构造不合理。小铰缝的整体刚度与空心板的整体刚度相比相差甚远,无法承受在荷载反复作用下的变形和受力要求。(2)施工困难。小铰缝的施工空间非常有限,增加了施工的难度,保证不了铰缝混凝土的密实性,如果空心板梁的侧壁不做凿毛处理,且不配筋,则小铰缝发生破坏是迟早的事情。

小铰缝的设计流行了将近三十年,90年代以后逐渐遭到摒弃,被大铰缝所替代。大铰缝的设计配筋也涌现出多种形式,一方面改善空心板梁下翼缘的配筋,另一方面对铰缝受压翼缘也采用钢板或π形布筋进行加强。大铰缝具有整体性较好、抗扭刚度大及横向整体性好等优点,但大铰缝的出现并不意味着铰缝病害的消除,铰缝渗水、白化及由于铰缝破坏引起的单板受力现象仍然在空心板梁桥中普遍存在。研究表明,靠湿接铰缝将预应力混凝土空心板梁连接成整体的桥梁,在汽车荷载作用下,其横桥向产生的拉应力达到1.16MPa。这种大小的应力幅经常作用在铰缝处,而铰缝处一般是新老混凝土结合面,粘结力较为薄弱,在反复的荷载作用下,易开裂;另外,铰缝的上翼缘虽然受压,但桥面铺装易产生拥包、剥落等病害,而桥面铺装一旦破坏,桥面雨水就会轻易进入铺装层,在冻融循环和汽车荷载反复作用下,铰缝渗水、白化不可避免。

随着预应力空心板梁的跨度不断增大,梁体重量不断增大,这不仅对架桥机的起重能力提出了更高的要求,也对梁体的运输提出了挑战。梁体的跨度太大,现有的运输工具无法满足要求;梁体重量太大,架桥机也不得不重新改造,使其达到架设起重要求,但这造成设备周转的浪费;同时,梁体重量太大,现有的道路和桥梁无法承载,预制的梁体无法运输到现场。

对于跨度较大的预应力空心板梁,如果采用现浇施工,无论是支架施工,还是挂蓝施工,都不可避免的对桥下通行及周围环境产生影响,而且还要面临现场现浇工作量大,机械化作用程度低,高空作用精度控制困难等问题。由于是现浇施工,下一阶段的施工必须等前一阶段的混凝土完全固化,达到一定的强度以后才能展开,这大大的延长了桥梁建设的工期,增加了成本。

现有的预应力空心板梁施工过程中,内模的脱落一直是此类梁体的关键技术。由于空心板内的空间较小,且梁端有横隔板的存在,内模脱落时一般比较困难。

基于上述预应力混凝土空心板梁结构存在的问题,使桥梁施工的标准化、规范化、机械化还很难达到,不利于整体质量控制。同时,预应力空心板梁各种病害的存在,使桥梁的安全性和耐久性也面临挑战,因此,有必要对现有结构做进一步的改进,以弥补现有的结构中的缺陷。

发明内容

本发明针对现有技术的不足,提供一种新型预应力混凝土空心板梁结构,以解决现有预应力混凝土空心板梁自重过大、难以架设、运输不便、内模拆取困难、易出现纵向裂缝、铰缝渗水及白化、以及整体性较差等问题。

为克服以上的技术不足,本发明将采取以下技术方案:

一种拼装式节段预制混凝土空心板梁结构,包括围接成板梁结构的顶板及U梁,所述顶板和U梁均采用混凝土浇筑而成,所述顶板和U梁在纵向上分别由若干段拼接而成,U梁腹板外表面及纵向截面、顶板纵向截面均通过匹配预制的方式布置剪力键;所述板梁结构设置有纵向预应力筋和横向预应力筋,各拼接接缝界面涂抹环氧树脂。

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